(57)【要約】【課題】横からの衝撃によるアンプルの不測の破壊を防止できて作動信頼性が高くかつ発電要素に電解液が迅速・確実に流入して電池性能を向上できる注液式電池を提供する。【解決手段】発電要素２を押さえ板３とスペーサ４の間に挟んで構成されかつ中央部に空洞部６が設けられた積層体５と、電解液８を封入されたアンプル７と、積層体５とその空洞部６に配置したアンプル７を収容した電池ケース１とを備えた注液式電池において、押さえ板３とスペーサ４の内周部に、少なくとも空洞部６に臨む内周面が発電要素２に向けて径が拡がるテーパ面１４ａ、１５ａに形成された合成樹脂成形体１４、１５を配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を押さえ板とスペーサの間に挟んで構成されかつ中央部に空洞部が設けられた積層体と、電解液を封入されたアンプルと、積層体とその空洞部に配置したアンプルを収容した電池ケースとを備えた注液式電池において、押さえ板とスペーサの内周部に、少なくとも空洞部に臨む内周面が発電要素に向けて径が拡がるテーパ面に形成された合成樹脂成形体を配置したことを特徴とする注液式電池。
【請求項２】
押さえ板とスペーサが、金属製であることを特徴とする請求項１記載の注液式電池。
【請求項３】
合成樹脂成形体はシリコン樹脂成形体であることを特徴とする請求項１記載の注液式電池。
【請求項４】
押さえ板側のテーパ面のテーパ角が、スペーサ側のテーパ面のテーパ角より大きいことを特徴とする請求項１記載の注液式電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は注液式電池に関し、特に飛翔体などに搭載され、その飛翔時に作動して電源として機能する注液式電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飛翔体の飛翔時に電源として機能するように、飛翔体の発射時に作用する加速度によって電解液を封入したガラス製のアンプルが破壊され、同時に飛翔体の回転運動によって受ける遠心力で、破壊されたアンプルから流出した電解液が発電要素内に流入して電池機能が発揮されるようにした注液式電池は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この注液式電池の構成を図２を参照して説明する。電池ケース２１内に積層形のリング状の発電要素２２が収納され、発電要素２２の中央の空洞部に電解液２３を封入したガラス製のアンプル２４が位置決めスペーサ２５にて位置決めされて配置され、リング状のバネ板からなるアンプル支持板２６にて支持されている。アンプル支持板２６はコップ状の受具２７の内周に突設された突起２７ａ上に載置され、受具２７の底面にはアンプル破壊突起２７ｂが突設されている。２８は発電要素２２に接続された出力端子、２９は発電要素２２上の位置決めスペーサ２５と電池ケース２１の上壁との間に介装されたスペーサである。３０は、アンプル２４の上面とスペーサ２９又は電池ケース２１の上壁との間に介装された合成樹脂製の逆衝撃吸収体である。
【０００４】
以上の構成の注液式電池においては、電池に上向きの加速度が加えられると、アンプル支持板２６が撓んで突起２７ａから外れ、アンプル２４が下方に移動してアンプル破壊突起２７ｂに衝突し、アンプル２４が破壊されて内部の電解液２３が流出し、電池の回転による遠心力でその電解液が周囲の発電要素２２に流入して電池機能が発揮される。一方、電池に逆方向の加速度が加わった場合には、逆衝撃吸収体３０がないと、アンプル２４がスペーサ２９に当たり、その反発力で上記のようにアンプル支持板２６が作動してアンプル２４が不測に破壊される恐れがあるが、逆衝撃吸収体３０を設けることで衝撃が吸収されて不測にアンプル２４が破壊されないようになされている。
【０００５】
また、他の注液式電池の構成として、アンプル破壊時に電解液が発電要素に効率的に流入するように工夫したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この注液式電池の構成を図３を参照して説明する。電池ケース３１内に、積層形のリング状の発電要素３２を、同じくリング状で金属製の押さえ板３３とポリエチレン製のスペーサ３４にて挟んで構成された積層体３５が収容され、この積層体３５の中央部の空洞部３６内に電解液３８を封入されたアンプル３７が配置されている。３９ａ、３９ｂは空洞部３６の上下開口を閉じるように積層体３５の上下に配置された閉鎖板、４０は電池ケース３１の上面開口を閉鎖する蓋板、４１ａ、４１ｂは発電要素３２にリード線４２ａ、４２ｂを介して接続された出力端子、４３は積層体３５の外周及び上面と電池ケース３１及び蓋板４０との間の隙間に充填された充填樹脂である。
【０００７】
以上の構成の注液式電池においても、電池に上向きの加速度が加えられるとともに回転することで、上記と同様に電池機能が発揮されるとともに、スペーサ３４の空洞部３６に臨む内周面が、発電要素３２に向けて径が拡がるテーパ面に形成されていることで、アンプル３７が破壊されて流出した電解液３８がテーパ面に沿って流れ、発電要素３２に迅速かつ確実に流入することで電池性能を向上できるという作用が得られる。
【特許文献１】特開平１０−３０２８１１号公報
【特許文献２】特開２００３−６８３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、図２に示した電池では、逆衝撃吸収体３０を配置しているので、逆方向の加速度が加わった場合にアンプル２４が不測に破壊されるのを防止でき、また図３に示した電池では、スペーサ３４の内周にテーパを形成したことで、電解液３８が発電要素３２に迅速かつ確実に流入して電池性能が向上するという効果が発揮されるが、横方向に大きな加速度が加わったときに、図２に示した電池ではアンプル２４が位置決めスペーサ２５から衝撃を受けて不測に破壊してしまい、図３に示した電池でもアンプル３７が押さえ板３３や発電要素３２から衝撃を受けて不測に破壊してしまい、電池の作動に対する信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、横からの衝撃によるアンプルの不測の破壊を防止できて作動信頼性が高く、かつ発電要素に電解液が迅速・確実に流入して電池性能を向上できる注液式電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の注液式電池は、発電要素を押さえ板とスペーサの間に挟んで構成されかつ中央部に空洞部が設けられた積層体と、電解液を封入されたアンプルと、積層体とその空洞部に配置したアンプルを収容した電池ケースとを備えた注液式電池において、押さえ板とスペーサの内周部に、少なくとも空洞部に臨む内周面が発電要素に向けて径が拡がるテーパ面に形成された合成樹脂成形体を配置したものである。
【００１１】
この構成によると、電池に対して横方向から大きな加速度が作用しても、アンプルにはクッション性のある合成樹脂成形体が接触するので、アンプルが大きな衝撃を受けて不測に破壊する恐れがなく、高い作動信頼性を確保でき、また作動時にアンプルが破壊されて流出した電解液は、電池の回転で発生した遠心力の作用により合成樹脂成形体の内周面に形成されたテーパ面に沿って迅速・確実に発電要素に流入するので、電池性能を向上することができる。
【００１２】
また、押さえ板とスペーサを金属製とすることで、電池が外部から衝撃を受けた時の強度と剛性を十分に確保することができる。
【００１３】
また、合成樹脂成型体がシリコン樹脂成型体であると、緩衝性能に優れ、耐久性が高いので所要のクッション性を長期にわたって確保でき、信頼性の高い注液式電池が得られる。
【００１４】
また、押さえ板側のテーパ面のテーパ角を、スペーサ側のテーパ面のテーパ角より大きく設定することで、電池の作動時に作用した加速度によって押さえ板側により多く移動した電解液に対して効果的に遠心力を作用させて電解液を迅速かつ確実に発電要素に流入させることができ、押さえ板側にテーパ面を形成しても高い電池性能を確保することができる。
【００１５】
なお、押さえ板側のテーパ角Ｙは２〜３０°、スペーサ側のテーパ角Ｘは０．５〜１０°とするのが好適である。上記角度範囲の下限未満では、電解液の発電要素への流入性が確保できず、逆に上限を超えると発電要素とアンプルとの間の間隙が大きくなり、それに応じてアンプルの容積を小さくする必要が生じ、電解液不足や放電特性の低下を来たす恐れがある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の注液式電池によれば、電池に対して横方向から大きな加速度が作用しても、押さえ板とスペーサの内周部に合成樹脂成形体を配置しているので、アンプルが大きな衝撃を受けて不測に破壊する恐れがなくて高い動作信頼性を確保でき、また作動時にアンプルが破壊されて流出した電解液は、電池の回転で発生した遠心力の作用により合成樹脂成形体の内周面に形成したテーパ面に沿って迅速・確実に発電要素に流入するので、電池性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の注液式電池の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１は電池ケースで、その内部に積層形のリング状の発電要素２を、同じくリング状の押さえ板３とスペーサ４にて挟んで構成されかつ中央部に空洞部６が設けられた積層体５が収容されている。発電要素２は、鉛粉を活物質とする負極板とセルロース製のセパレータと二酸化鉛を活物質とする正極板からなる単セルを複数積層して構成されている。積層体５の空洞部６内に、過塩素酸水溶液からなる電解液８を封入されたガラス製のアンプル７が配置されている。９は空洞部６の上開口を閉じるように積層体５の上に配置された閉鎖板、１０は電池ケース１の上面開口を閉鎖する蓋板であり、１１は積層体５の外周及び上面と電池ケース１及び蓋板１０との間の隙間に充填された充填樹脂である。また、１２ａ、１２ｂは発電要素２にリード線１３ａ、１３ｂを介して接続された出力端子である。
【００１９】
押さえ板３とスペーサ４はステンレス鋼などの金属にて構成されており、その空洞部６に臨む内周部に、それぞれ筒状の合成樹脂成形体１４、１５が嵌合させて配置されている。また、これら合成樹脂成形体１４、１５は、少なくともその内周面が発電要素２に向けて径が拡がるテーパ面１４ａ、１５ａに形成され、アンプル７の外周と発電要素２との間に間隙が形成されるとともに、押さえ板３の内周に嵌合する合成樹脂成形体１４の下端がアンプル７の下端外周に嵌合している。また、アンプル７の上面と閉鎖板９の間には、合成樹脂製の逆衝撃吸収体１６が介装されている。
【００２０】
スペーサ側の合成樹脂成形体１５のテーパ面１５ａの発電要素２内周に対するテーパ角をＸ、押さえ板側の合成樹脂成形体１４のテーパ面１４ａの発電要素２内周に対するテーパ角をＹとして、Ｘに対してＹが大きく設定されている。具体的には、テーパ角Ｘは０．５〜１０°、テーパ角Ｙは２〜３０°が好適である。また、合成樹脂成形体１４、１５の材質としては、シリコン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等の各種樹脂を使用できるが、緩衝性能に優れるためシリコン樹脂が好適である。また、合成樹脂成形体１４、１５の硬度（針入度）（ＪＩＳ  Ｋ２２０７）は、５０〜１５０が好適であり、厚さ寸法としては最小限１ｍｍ程度あれば良い。
【００２１】
以上の構成の注液式電池において、電池に上向きの加速度が加えられると、アンプル７に大きな衝撃が作用してアンプル７が破壊され、内部の電解液８が流出する。流出した電解液８は、電池の回転で発生した遠心力で合成樹脂成形体１４、１５のテーパ面１４ａ、１５ａに沿ってほぼ全量が迅速かつ確実に発電要素２に向けて流動し、発電要素２に流入して発電要素２の電池機能が発揮されるので電池性能を向上することができる。
【００２２】
一方、電池に逆方向の加速度が加わった場合には、アンプル７に加わる衝撃がクッション性のある逆衝撃吸収体１６にて吸収されることで、アンプル７が不測に破壊される恐れはない。また、電池に対して横方向から大きな加速度が作用した場合も、アンプル７にはクッション性のある合成樹脂成形体１４、１５が接触するので、アンプル７が大きな衝撃を受けて不測に破壊する恐れはない。かくして、この注液式電池を搭載した飛翔体を発射装置に装填する際に、上向き以外の種々の方向の大きな加速度が作用しても、不測にアンプル７が破壊する恐れがないので、高い作動信頼性を確保できる。
【００２３】
また、本実施形態では押さえ板３とスペーサ４をステンレス鋼などの金属製としているので、電池が外部から衝撃を受けた時の強度と剛性を十分に確保することができる。また、合成樹脂成形体１４、１５をシリコン樹脂にて構成すると、耐久性が高いので所要のクッション性を長期にわたって確保でき、信頼性の高い注液式電池が得られる。
【００２４】
また、押さえ板３側のテーパ面１４ａのテーパ角を、スペーサ４側のテーパ面１５ａのテーパ角より大きく設定しているので、電池の作動時に作用した加速度によって押さえ板３側により多く移動した電解液８に対して効果的に遠心力が作用し、電解液８を迅速かつ確実に発電要素２に流入させることができ、アンプル７の不測の破壊を防止するため、上記のように押さえ板３側にテーパ面１５ａを形成しても高い電池性能を確保することができる。
【００２５】
また、押さえ板３側のテーパ角Ｙを２〜３０°、スペーサ４側のテーパ角Ｘを０．５〜１０°としているので、電解液８の発電要素２への流入性を確保できるとともに、発電要素２とアンプル７との間の間隙が過大とならず、アンプル７の容積を確保できて電解液８の不足や放電特性の低下を抑制することができる。すなわち、上記角度範囲の下限未満では、電解液の発電要素２への流入性が確保できず、逆に上限を超えると発電要素２とアンプル７との間の間隙が大きくなり、それに応じてアンプル７の容積を小さくする必要が生じ、電解液不足や放電特性の低下を来たす恐れがある。
【００２６】
なお、以上の実施形態の説明では、合成樹脂成形体１４、１５がほぼ同一厚さの切頭円錐筒体に形成した例を示したが、内周面はテーパ面１４ａ、１５ａで、外周面は円筒面の合成樹脂成形体１４、１５を用いて、押さえ板３やスペーサ４の内周面を円筒面にした構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、電池に対して横方向から大きな加速度が作用しても合成樹脂成形体によりアンプルが大きな衝撃を受けて不測に破壊するのを防止できて高い作動信頼性を確保でき、かつ作動時にアンプルが破壊されて流出した電解液は、電池の回転で発生した遠心力の作用により合成樹脂成形体の内周面に形成したテーパ面に沿って迅速・確実に発電要素に流入して電池性能を向上することができるので、飛翔体に搭載して電源を供給する注液式電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の注液式電池の一実施形態の縦断面図
【図２】従来例の注液式電池の縦断面図
【図３】他の従来例の注液式電池の縦断面図
【符号の説明】
【００２９】
１  電池ケース
２  発電要素
３  押さえ板
４  スペーサ
５  積層体
６  空洞部
７  アンプル
８  電解液
１４  押さえ板側の合成樹脂成形体
１４ａ  テーパ面
１５  スペーサ側の合成樹脂成形体
１５ａ  テーパ面
【図１】
2007265762.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007265762.tif 000005